“只有在買來的儀器上做一流的改進(jìn)，才能夠做出一流、全新的工作?！?004年6月6日在中央電視臺(tái)國(guó)際頻道《對(duì)話路甬祥，創(chuàng)新跨越》節(jié)目中，中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)路甬祥在談到設(shè)備與技術(shù)創(chuàng)新時(shí)作出的這一判斷，在中科院物理所最近取得的一項(xiàng)研究成果中得到驗(yàn)證。 正是通過對(duì)掃描電子顯微鏡的創(chuàng)造性改造，中科院物理所微加工實(shí)驗(yàn)室主任顧長(zhǎng)志等研究人員大大提高了該設(shè)備的觀測(cè)性能，然后在其支持下開展研究，首次在多壁碳納米管中實(shí)現(xiàn)所有管壁共同參與的導(dǎo)電，使其飽和電流和量子電導(dǎo)提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，為其在納電子器件與電路方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 碳納米管的一個(gè)誘人應(yīng)用，即作為目前微電子和未來納電子器件與電路的互連線，在未來取代鋁、銅導(dǎo)線以延續(xù)摩爾定律。為此，科學(xué)家努力研究電子在碳納米管中的輸運(yùn)行為。顧長(zhǎng)志介紹，目前人們普遍認(rèn)為，由于彈道輸運(yùn)特性，碳納米管所承載的電流比目前使用的鋁、銅線高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。觀察顯示，流經(jīng)金屬性單壁碳納米管的電流飽和在20～25微安，多壁碳納米管的飽和電流基本處于相同的數(shù)量級(jí)。但由于電極接觸與測(cè)量方法的問題，目前測(cè)量到的多壁碳納米管電流，實(shí)際只來自多壁管外層管壁的貢獻(xiàn)，并沒反映出大量?jī)?nèi)層管壁的導(dǎo)電作用。 顧長(zhǎng)志等認(rèn)識(shí)到，目前人們對(duì)多壁碳納米管的理解存在局限性，為全面了解其本征物理性質(zhì)，為未來應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，必須考慮對(duì)現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)造性改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)一般商業(yè)設(shè)備所不具備的先進(jìn)性能和獨(dú)特功能，以達(dá)到探索物質(zhì)世界本質(zhì)規(guī)律的目標(biāo)。2003年，他們提出對(duì)掃描電子顯微鏡設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)造性改造，以建立多探針的原位物性測(cè)量系統(tǒng)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)納米材料與結(jié)構(gòu)的原位、局域電學(xué)和力學(xué)性能的測(cè)量的建議，得到物理所專家和領(lǐng)導(dǎo)的重視。在該所設(shè)備改造項(xiàng)目的支持下，項(xiàng)目于2004年順利完成并申請(qǐng)專利。 采用自建的雙探針掃描電鏡原位測(cè)量系統(tǒng)，顧長(zhǎng)志課題組與該所表面物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的呂文剛、白雪冬副研究員合作，在W襯底上制備了分立的多壁碳納米管，使測(cè)量電極與單根多壁碳納米管的每層管壁均實(shí)現(xiàn)完美接觸，極大提高了多壁碳納米管的電流承載能力，所測(cè)得的外徑為100納米的多壁碳納米管在室溫下的飽和電流達(dá)到7.27毫安，且與管長(zhǎng)無關(guān)。該研究首次在多壁碳納米管中實(shí)現(xiàn)多通道彈道輸運(yùn)，所得結(jié)果與理論計(jì)算也符合得很好。該成果于近日作為封面文章發(fā)表在美國(guó)《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》以來，得到國(guó)際同行的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為會(huì)對(duì)未來微納電子電路與器件產(chǎn)生重要影響。